活性炭对天然水体中甲基对硫磷和三氯乙烯的吸附特性研究

采用序批式试验研究了3种粉末活性炭(PAC)对天然水体中甲基对硫磷(MP)和三氯乙烯(TCE)的吸附平衡特性,利用均相表面扩散模型(HSDM)对不同投炭量下的吸附动力学进行拟合与预测,并探讨了天然有机物(NOM)对MP、TCE在PAC上的竞争吸附效应.研究结果表明,天然水体条件下,3种PAC对MP和TCE的吸附符合Langmuir模型和Freundlich模型;MP比TCE更易于被PAC吸附;3种PAC对MP、TCE的吸附能力由大到小依次为YK炭、SL炭和JC炭;HSDM模型可以很好地对吸附动力学进行拟合,并能够有效地预测不同投炭量时的吸附动力学;天然水体中的NOM会与MP和TCE在PAC上发生竞争吸附,NOM对MP的竞争吸附作用相对TCE更为显著.     

一种两步联合控制吸附动力学模型的研究

以酸性染料为对象 ,进行了粒状活性炭吸附扩散过程的动力学研究 .实验结果表明活性炭对酸性红B的吸附反应速度主要受吸附物质向活性炭表面的迁移速度和活性炭颗粒内的扩散速度的影响 ,由此建立了一种新的活性炭吸附过程的复合动态吸附模型 ,并使模型符合在较低浓度时受一级扩散反应控制为主 ,在较高浓度时受Boyd扩散控制为主 .该模型能将不同浓度下的扩散动力学过程统一起来     

CMC固定化灭活烟曲霉小球对活性艳蓝KN-R的吸附机理——吸附平衡、动力学和扩散传质过程

考察了羧甲基纤维素钠(CMC)固定化灭活烟曲霉小球吸附活性艳蓝KN-R的吸附平衡、吸附动力学和扩散传质过程.结果表明:CMC固定化灭活烟曲霉小球对活性艳蓝KN-R的吸附较易进行,吸附等温线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述,而且用Langmuir模型更好,最大单分子层吸附量为66.7mg·g-1.吸附动力学很好地符合准二级动力学模型.小球内部扩散过程用Weber-Morris模型拟合的结果反映小球内部扩散过程是其吸附控制步骤,且染料从小球液相边界层向小球表面的扩散过程亦不能忽略.用外部传质模型Mathews and Weber (M & W)模型和Frusawa and Smith(F & S)模型分别计算得到的外部传质速度的表征值β1S值均小于0.1 h-1.初始染料浓度越大,染料从液相到固相的外部传质速度越慢,而在小球内部越易扩散.     

柚皮基活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附作用及影响因素

利用ZnCl_2活化法制备的柚皮基活性炭(GAC)处理含Cr(Ⅵ)废水,研究了pH、投加量、吸附时间、初始浓度和温度对Cr(Ⅵ)吸附的影响。吸附等温实验数据拟合显示,与Freundlich相比,吸附等温线更符合Langmuir和Dubinin-Radushkevich(D-R)方程。25、35和45℃时,GAC的单分子层吸附量分别为119.54、132.80、和145.47 mg/g,吸附自由能分别为9.93、17.72和20.82 k J/mol。吸附动力学研究显示:准二级动力学、颗粒内扩散和Bangham模型可以描述GAC吸附Cr(Ⅵ)的反应过程,吸附以化学吸附为主,过程受膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

稻壳灰对抗生素磺胺的吸附特性研究

研究了稻壳灰(rice husk ash,RHA)在改变初始投加量、振荡温度及频率、溶液pH值等不同条件下,对水溶液中磺胺的吸附特性随吸附时间的变化及吸附动力学,并对吸附磺胺前后的RHA进行了SEM和FTIR表征.结果表明,RHA对磺胺的吸附特性受RHA的投加量、振荡温度及振荡频率和溶液pH等因素的影响.在本实验范围内(0.1~2.0 g·L-1),最佳吸附温度为25℃,RHA的投加量越多,磺胺的去除效率越高,吸附达到平衡所需时间越短,且平衡吸附量越低;RHA质量浓度较高时需提高振荡频率以保证吸附效果;强酸、强碱均有利于磺胺的吸附.由吸附动力学分析可知,对于较高的RHA投加量(≥1.0g·L-1),其吸附过程符合准二级动力学模型,受控于物理化学吸附.粒子内扩散模型分析可得吸附过程受膜扩散、内扩散的共同控制,且吸附剂RHA的浓度越高,膜扩散控制作用越明显.SEM及FTIR图谱均表明RHA对磺胺产生了有效的吸附.     

活性炭负载二氧化锰的制备及其对罗丹明B吸附效能

采用颗粒活性炭(GAC)以共沉淀和热分解法制备了改性活性炭(MnO_2-AC),并采用SEM、XRD表征手段对改性前后活性炭进行微观分析;进而研究了GAC和MnO_2-AC随染料初始浓度、活性碳投加量、温度、吸附时间变化对染料废水罗丹明B的吸附效果影响。结果表明:GAC经改性后,活性炭表面变得粗糙,并有MnO_2产生。在MnO_2-AC投加量为0.2 g,罗丹明B浓度为100 mg/L,温度为25℃条件下反应12 h,其吸附量达到36.80 mg/g。另外,MnO_2-AC对罗丹明B的吸附过程符合Langmuir等温模型,并遵循准二级动力学模型。     

水源水中典型除草剂禾大壮与莠灭净突发污染的应急处理

针对被典型除草剂禾大壮与莠灭净污染原水的应急处理工艺进行了研究.结果表明,活性炭吸附和预氯化是有效去除禾大壮和莠灭净的2种措施.拟二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型可分别较好地描述粉末活性炭对原水中禾大壮和莠灭净的吸附过程和吸附平衡.40 mg/L的粉末活性炭可将浓度为200ìg/L的禾大壮或莠灭净污染完全去除,粉末活性炭的最佳投加位置是混凝前20 min,颗粒活性炭柱(高20 cm)对2种农药的去除效果都较为显著,可以作为粉末活性炭的有效补充保证一定的安全系数.有效氯投加量为2.5 mg/L时虽然也可将2种农药氧化去除,但生成的产物及其毒性有待于进一步研究.粉末活性炭与1 mg/L的KMnO4预氧化联用并没有提高禾大壮和莠灭净的去除效果,粉末活性炭与1.5 mg/L的Cl2联用的去除效果与二者投加顺序有关.当浓度均为200 ìg/L左右的禾大壮与莠灭净同时污染原水时,粉末活性炭的投加量增至50 mg/L可将它们完全去除,Cl2的用量提高至3 mg/L可将它们全部氧化.     

活性炭对含铜制药废水的吸附特性

以粉末活性炭为吸附剂,采用批式试验,研究静态吸附对黄连素脱铜废水中Cu2+的去除效果,分析了吸附剂投加量(5～50 g/L),pH(1.0～5.0)和接触时间(20～600 min)对吸附效果的影响. 当pH为2.4,吸附剂投加量为30 g/L时,反应300 min即可达到吸附平衡状态. 通过对吸附动力学和吸附等温线的模型分析发现,二级吸附动力学模型能够更好地描述试验结果,对吸附平衡数据的拟合采用Langmuir吸附等温线优于采用Freundlich吸附等温线.      

改性颗粒活性炭对水中溴酸根的吸附特性研究

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)改性颗粒活性炭以提高活性炭对溴酸根的吸附能力.通过小试研究了改性颗粒活性炭(GAC-CPC)对溴酸根的吸附特性,考察了BrO-3初始浓度、pH、共存阴离子等因素对吸附过程的影响.结果表明,CPC改性能显著提高GAC对BrO-3的吸附能力,吸附量随着初始浓度升高而增大;在碱性条件下GAC-CPC对BrO-3的吸附量减小;共存阴离子与BrO-3在GAC-CPC上存在竞争吸附,其影响顺序为:NO-3SO2-4PO3-4CO2-3.用准一级、准二级和颗粒内扩散动力学模型拟合GAC-CPC吸附BrO-3的动力学过程,结果表明,准二级动力学能更好的描述吸附过程,且孔扩散可能是改性GAC吸附BrO-3初始阶段的主要速率控制因素.用Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合不同温度下BrO-3的吸附平衡过程,结果表明,Langmuir等温吸附模型能很好的描述吸附平衡过程,GAC-CPC吸附BrO-3的过程是自发且放热的,温度升高不利于吸附.     

磺胺甲恶唑在三种湿地基质中的吸附特性研究

研究了磺胺甲恶唑(SMX)在3种人工湿地基质中的吸附特性。结果表明:吸附动力学过程符合一级动力学和二级动力学模型,但不符合粒子内扩散模型,该过程是包括物理和化学吸附的表面扩散过程;等温吸附过程中,基质的吸附量和溶液剩余量均随着SMX投加量的增加而增加,该过程属于物化单分子层吸附;吸附量随温度的变化过程实质是从物理吸附到化学吸附并最终达到吸附平衡的过程;酸性或碱性条件不利于SMX的吸附,最大吸附量点在溶液p H值为7时,偏离理论等电点;SEM从微观角度表征了3种基质对SMX产生了有效吸附。     

碳基吸附剂对典型有机防晒剂二苯甲酮-3的吸附性能及热力学研究

针对环境水体中药物及个人护理用品(PPCPs)的污染问题,选择在环境水体中存在的有机紫外防晒剂二苯甲酮-3(BP-3)作为典型污染物,以颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)和碳纳米管(CNT)作为吸附剂,考察吸附剂对BP-3的吸附性能、吸附特性和吸附热力学.结果表明:吸附性碳材料对BP-3具有良好的吸附性能,3种碳材料的最大吸附容量排列为:PACGACCNT,其中,PAC的单层最大吸附容量为450.36mg·g-1.Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附等温线方程能够较好地拟合吸附数据,Langmuir吸附等温线方程对PAC的吸附拟合效果较好,而对粒径较大的吸附剂(GAC、CNT)的拟合效果不理想.PAC、GAC的吸附过程可以采用一级动力学或者二级动力学模型拟合,而CNT适合采用一级动力学模型来描述.吸附热力学分析表明,PAC、GAC和CNT对BP-3的吸附过程都是自发进行的,其中,PAC和GAC的吸附过程是吸热的,升高温度有利于吸附反应的进行;而CNT的吸附过程是放热的.     

Comparative study on the removal technologies of 2-methylisoborneol (MIB) in drinking water

Removal of 2-methylisoborneol （MIB） in drinking water by ozone, powdered activated carbon （PAC）, potassium permanganate and potassium ferrate was investigated. The adsorption kinetics of MIB by both wood-based and coat-based PACs show that main removal of MIB occurs within contact time of 1 h. Compared with the wood-based PAC, the coat-based PAC evidently improved the removal efficiency of MIB. The removal percentage of trace MIB at any given time for a particular carbon dosage was irrelative to the initial concentration of MIB. A series of experiments were performed to determine the effect of pH on the ozonation of MIB. The results show that pH has a significant effect on the ozonation of MIB. It is conclusive that potassium permanganate and potassium ferrate are ineffective in removing the MIB in drinking water.     

PACT工艺系统中的吸附和生物降解性能研究

通过对比研究生物活性炭法(PACT)中各作用相对实际废水和模拟废水中污染物的吸附和生物降解性能,以及活性炭用量和污泥量对PACT降解污染物动力学的影响,探讨了PACT系统对废水处理的特征和作用机理. 结果表明:PACT工艺对污染物的去除效果要优于纯活性炭吸附和活性污泥法,且对污染物具有更好的持续去除效果. 活性炭用量越大,PACT工艺的处理效果越好,最佳污泥量〔以ρ(MLSS)计〕在1 500 mg/L以上. 动力学曲线拟合结果表明,伪二级动力学方程可以精确拟合PACT工艺降解有机物的过程,表明PACT工艺中吸附过程并非系统的控制步骤,生物降解性能至关重要. PACT系统污泥中活性炭的扫描电镜照片证明了活性炭作为微生物载体进行生物作用的事实,固定化载体作用是PACT系统主要的强化作用机理.      

聚合氯化铝去除污泥水中磷的工艺优化

在对比聚合氯化铝(PAC)对浓缩脱水污泥水及其上清液除磷效果的基础上,通过响应曲面法(RSM)分析了污泥水上清液PAC除磷过程中Al/P摩尔比、pH和搅拌转速(MS)对除磷效果的单独效应和联合效应,并探讨了PAC除磷动力学.结果表明,PAC直接对污泥水混凝除磷会恶化其沉降性能,且除磷效率不高.RSM优化得到的上清液除磷最优工艺条件为:Al/P摩尔比为2.49,pH为8.3,MS为398 r·min-1,除磷效率为97.8%,实验验证结果表明该优化操作模式行之有效.动力学分析结果表明,PAC对污泥水的除磷过程分为化学沉淀与絮凝体快速吸附除磷和二级动力学沉淀除磷两阶段.     

磁性树脂预处理对粉末活性炭吸附水中卡马西平的影响

通过磁性树脂预处理,来提高粉末活性炭(PAC)应对水源水中突发以卡马西平(CBZ)为代表的PPCPs类有机物污染风险的能力.结果显示,Freundlich吸附模型可以更好描述PAC对CBZ的吸附规律;假一级动力学对CBZ吸附动力学过程模拟结果良好,假二级动力学更适合模拟时间大于1h的吸附过程;200~300目PAC具有较大的吸附容量和较快的吸附速率;在模拟配水试验中,磁性树脂与PAC联用相比单独使用PAC时,DOC去除率提高了40.64%,UV254去除率提高了41.27%,CBZ去除率提高了14.72%.在去除水中有机污染物过程中,磁性树脂与PAC间存在协同作用,磁性树脂预处理强化了PAC对CBZ的去除效果.     

Interference of iron as a coagulant on MIB removal by powdered activated carbon adsorption for low turbidity waters

Powered activated carbon (PAC) is widely used in water treatment plants to minimize odors in drinking water. This study investigated the removal of 2-methylisoborneol (MIB) by PAC adsorption, combined with coagulation using iron as a coagulant. The adsorption and coagulation process were studied through different case scenarios of jar tests. The analysis evaluated the effect of PAC dosing in the liquid phase immediately before or after the coagulant addition. Ferric sulphate was used as the coagulant with dosages from 10 to 30 mg/L, and PAC dosages varied from 10 to 40 mg/L. The highest MIB removal efficiency (about 70%) was achieved without the coagulant addition and with the highest PAC dosage (40 mg/L). Lower MIB removal efficiencies were observed in the presence of coagulant, showing a clear interference of the iron precipitate or coagulant in the adsorption process. The degree of interference of the coagulation process in the MIB removal was proportional to the ratio of ferric hydroxide mass to the PAC mass. For both cases of PAC dosing, upstream and downstream of the coagulant injection point, the MIB removal efficiency was similar. However, MIB removal efficiency was 15% lower when compared with experiments without the coagulant application. This interference in the MIB adsorption occurs potentially because the coagulant coats the surface of the carbon and interferes with the MIB coming in contact with the carbon’s surface and pores. This constraint requires an increase of the PAC dosage to provide the same efficiency observed without coagulation.     

粉末活性炭预沉积去除藻类有机物及其对膜污染的影响

以东海原甲藻分泌的藻类有机物（AOM）为研究对象,研究粉末活性炭预沉积和预吸附两种膜前预处理手段对海水中AOM的去除作用,对比分析AOM直接超滤、预沉积和预吸附后再超滤时膜通量、膜阻力分布、膜表面亲疏水性和粗糙度的变化,探讨粉末活性炭孔隙结构、沉积量对AOM去除效果及超滤膜污染的影响.结果表明,活性炭预沉积和预吸附能够提高超滤膜对含AOM海水中DOC和UV₂₅₄的去除率,预沉积对AOM的去除作用优于预吸附,介孔活性炭较微孔活性炭的预沉积效果更好,当介孔活性炭PAC2的沉积量为0.4g/L时,DOC和UV₂₅₄的去除率较直接超滤分别提高了25.1%和33.6%.紫外吸收比指数（URI）分析表明,活性炭预沉积和预吸附对有机物的去除作用具有选择性,AOM中芳香族物质较脂肪族羧基类物质更易被除去.粉末活性炭预沉积下AOM超滤时的滤饼层污染阻力（R_c）和膜孔堵塞阻力（R_p）较直接超滤分别降低了39.6%和81.2%,活性炭在超滤膜表面形成的滤饼层结构将AOM与超滤膜进行了隔离,能够减缓膜污染速率,对于控制膜的不可逆污染亦具有重要作用.     

PAC和PAFC对内循环连续砂滤器处理石化二级出水的影响

采用PAC（聚合氯化铝）和PAFC（聚合氯化铝铁）作为絮凝剂,探讨不同絮凝剂及其投量对于内循环连续砂滤器处理效果和滤料板结潜在趋势的影响.结果表明,PAC和PAFC投量由5mg/L升至30mg/L时,COD和SS的去除率随着投加量的增大均呈现出先升高后降低的趋势.10mg/L为试验水质下的最佳投量,在该投量下,PAC对SS和COD去除率为分别为49.7%和12.9%;PAFC对SS和COD去除率分别为50.6%和13.8%.内循环连续砂滤器主要去除的是相对分子量在3k以上的溶解性有机物,但对相对分子量1k以下的溶解性有机物去除效果不好,总DOC去除率低于5%,需进一步深度处理以满足最新的排放标准.PAFC混合液比PAC混合液黏度低,有利于缓解滤料板结.总体来看,更适合于石化二级出水的混凝剂为PAFC,最佳投量为10-15mg/L,可保障对SS高效去除同时并使内循环连续砂滤器运行更加稳定.     

零价纳米铁处理水中Cr(Ⅵ)的实验研究

采用NaBH4还原Fe3+制备纳米级零价铁(NZVI).运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品进行表征.以Cr(Ⅵ)为研究对象,批实验考察了初始浓度、纳米铁投加量、温度对去除效果的影响,研究NZVI对Cr(Ⅵ)离子的吸附动力学.结果表明,NZVI加入量0.15 gL,水体中20 mg/L的Cr(Ⅵ)的去除率...